KR0183656B1 - Digital type oil-pressure control system - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 디지탈 방식의 유압 제어 시스템은 소정의 디지탈 제어 알고리즘을 수행하는 한편 각종 피드백 신호 및 서보 제어를 위한 소정의 신호를 처리하는 구동제어부와; 시스템 전체를 제어하며 상기 구동제어부에 위치제어를 위한 목표위치설정 명령을 내리는 주제어부와; 구동장치의 현재의 위치를 감지하여 상기 주제어부로 전송하는 위치센서와; 상기 구동장치의 속도를 감지하여 상기 구동제어부로 전송하는 속도센서와; 서보 밸브 양단의 압력의 편차를 감지하여 상기 구동제어부로 전송하는 차압센서와; 상기 구동제어부의 출력신호에 따라 구동장치를 구동시키는 서보 액츄에이터를 포함한다.The digital hydraulic control system according to the present invention includes a drive control unit for performing predetermined digital control algorithms and processing various feedback signals and predetermined signals for servo control; A main controller for controlling the entire system and for issuing a target position setting command for position control to the drive controller; A position sensor for sensing a current position of the driving unit and transmitting the sensed position to the main control unit; A speed sensor for sensing the speed of the driving device and transmitting the detected speed to the driving control unit; A differential pressure sensor for detecting a deviation of pressure at both ends of the servo valve and transmitting the sensed pressure to the drive control unit; And a servo actuator for driving the driving unit in accordance with the output signal of the driving control unit.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 시스템의 제어를 디지탈 방식에 의해 수행하므로, 디지탈화된 목표위치값만 주어지면 오차를 최소한으로 줄이면서 목표치에 도달할 수가 있다. 또한, 시스템 제어를 위한 각종 정보가 디지탈화되어 있으므로 주변환경이나 사용조건의 변화에 관계없이 제어의 일관성 및 정확도를 유지할 수 있고, 최적 제어를 위한 제어이득값 조정이 용이하며, 시스템 개발단계에서 소정 기능을 용이하게 수정 및 보완할 수 있다.According to the present invention, since the control of the system is performed by the digital method, when the digitalized target position value is given, the error can be minimized and the target value can be reached. Further, since various kinds of information for system control are digitized, it is possible to maintain consistency and accuracy of control regardless of changes in the surrounding environment or usage conditions, to easily adjust the control gain value for optimum control, Can be easily corrected and supplemented.
Description
본 발명은 유압 제어 시스템에 관한 것으로서, 특히 주변환경의 변화에 거의 영향을 받지 않는 디지탈(digital) 방식의 유압 제어 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydraulic control system, and more particularly, to a digital hydraulic control system that is hardly affected by changes in the surrounding environment.
일반적으로 유압 제어 시스템은 적은 전기 신호량을 입력시켜 모터 및 실린더 등으로 구성된 액츄에이터(actuator)를 매우 정밀하게 작동 및 제어하는 시스템이다. 이와 같은 유압 제어 시스템에는 통상 유압 서보 밸브가 사용되는데, 정밀제어를 구현하기 위해 그 기능이 우수해야 함은 물론 유지 및 보수가 용이해야 할 것 등이 조건이 요구되고 있다.Generally, a hydraulic control system is a system that operates and controls an actuator composed of a motor, a cylinder, and the like with very little precision by inputting a small amount of electric signals. In such a hydraulic control system, a hydraulic servo valve is usually used. In order to realize precise control, it is required that the function should be excellent, and maintenance and repair should be easy.
첨부된 도면의 도1에는 종래 유압 제어 시스템의 일예가 도시되어 있다.FIG. 1 of the accompanying drawings shows an example of a conventional hydraulic control system.
이를 참조하면, 종래 유압 제어 시스템은 유압실린더(11)와, 유체의 흐름을 개폐 및 변경함으로써 상기 유압실린더(11)의 작동을 제어하는 유압서보밸브(12)와, 유압서보밸브(12)로 유입되는 유체 내에 존재하는 불순물을 걸러내기 위한 인-라인 필터(13)와, 유체의 압력을 측정하기 위한 압력게이지(14)와, 유압실린더(11)로 공급되는 유체의 흐름을 개폐하는 스톱밸브(15)와, 예상되지 않은 높은 압력이 시스템에 발생되었을 시, 그 압력으로부터 시스템을 보호하기 위한 릴리프 밸브(16)와, 시스템에 유압을 제공하는 유압펌프(17)와, 유압실린더(11)의 후진에 따라 귀환되는 유체를 필터링하는 귀환필터(18) 등으로 구성되어 있다. 여기에서, 유압실린더(11)의 주변의 부호 LS1, LS2는 리미트 스위치를 나타낸다.The conventional hydraulic control system includes a hydraulic cylinder 11, a hydraulic servo valve 12 for controlling the operation of the hydraulic cylinder 11 by opening and closing the flow of the fluid, A pressure gauge 14 for measuring the pressure of the fluid, a stop valve 13 for opening and closing the flow of the fluid supplied to the hydraulic cylinder 11, and an in-line filter 13 for filtering out the impurities present in the inflowing fluid. A relief valve 16 for protecting the system from the unexpected high pressure when it is generated in the system, a hydraulic pump 17 for providing hydraulic pressure to the system, a hydraulic cylinder 11, And a return filter 18 for filtering the fluid to be returned in accordance with the backward movement of the filter. The symbols LS1 and LS2 of the periphery of the hydraulic cylinder 11 denote limit switches.
그런데, 이와 같은 종래 유압 제어 시스템은 아날로그 방식에 의해 소정의 목표량을 제어하므로, 주변환경(온도, 습도 등)이나 사용조건의 변화에 따른 시스템내의 전자소자의 특성변화로 미소 변위에 대한 제어가 불가능하게 되는 경우가 있다. 이에 따라 제어의 일관성 및 정확도가 저하되는 단점이 있다. 또한, 시스템의 소정 기능에 대한 보완 및 수정이 용이하지 않으며, 최적제어를 위한 제어이득값의 소정이 어렵다는 것이 문제점으로 지적되고 있다.However, since such a conventional hydraulic pressure control system controls a predetermined target amount by an analog method, it is impossible to control the micro displacement due to a change in the characteristics of electronic elements in the system due to changes in ambient conditions (temperature, humidity, etc.) . This leads to a disadvantage in that the consistency and accuracy of the control are lowered. Further, it is pointed out that it is not easy to supplement or modify a predetermined function of the system, and it is difficult to set a control gain value for optimum control.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 사용조건의 변화에 관계없이 제어의 일관성 및 정확도를 유지할 수 있고, 기능의 수정 및 보완이 용이하며, 제어이득을 용이하게 조정할 수 있는 디지탈 방식의 유압 제어 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a digital method capable of maintaining consistency and accuracy of control, easily correcting and supplementing functions, and easily adjusting a control gain, The hydraulic control system of the present invention.
제1도는 종래 유압 제어 시스템의 개략적인 구성도.FIG. 1 is a schematic diagram of a conventional hydraulic control system; FIG.
제2도는 본 발명에 따른 디지탈 방식의 유압 제어 시스템의 개략적인 구성도.FIG. 2 is a schematic diagram of a digital hydraulic control system according to the present invention; FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS
11 : 유압 실린더 12, 19 : 유압 서보 밸브11: Hydraulic cylinder 12, 19: Hydraulic servo valve
13 : 인-라인 필터 14 : 압력 게이지13: in-line filter 14: pressure gauge
15 : 스톱 밸브 16 : 릴리프 밸브15: stop valve 16: relief valve
17 : 유압 펌프 18 : 귀환 펌프17: Hydraulic pump 18: Return pump
21 : 주제어부 22 : 구동제어부21: main control unit 22: drive control unit
23 : 서보 액츄에이터 24 : 차압센서23: Servo actuator 24: Differential pressure sensor
25 : 속도센서 26 : 위치센서25: speed sensor 26: position sensor
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 디지탈 방식의 유압 제어 시스템은, 전자소자들의 구동에 필요한 전원을 공급하는 전원공급부와, 소정의 디지탈 제어 알고리즘의 수행 및 각종 디지탈 정보의 관리를 위한 디지탈 처리부와, 상기 디지탈 제어 알고리즘의 결과를 실제적인 제어수행을 위해 아날로그 신호로 변환하고 각종 센서신호를 상기 디지탈 제어 알고리즘의 수행을 위한 디지탈 신호로 변환하는 신호변환부 및 각종 제어신호 및 센서신호를 안정화시키기 위한 신호처리부를 갖는 구동제어부와; 시스템 전체를 제어하며 상기 구동제어부에 위치제어를 위한 목표위치설정 명령을 내리는 주제어부와; 구동장치의 현재의 위치를 감지하여 상기 주제어부로 전송하는 위치센서와; 상기 구동장치의 속도를 감지하여 상기 구동제어부로 전송하는 속도센서와; 서보 밸브 양단의 압력의 편차를 감지하여 상기 구동제어부로 전송하는 차압센서와; 상기 구동제어부의 출력신호에 따라 구동장치를 구동시키는 서보 액츄에이터를 포함하여 된 점에 그 특징이 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a hydraulic control system for a digital system, including a power supply unit for supplying power for driving electronic devices, a digital processing unit for performing a predetermined digital control algorithm, A signal converter for converting the result of the digital control algorithm into an analog signal for actual control execution and converting various sensor signals into a digital signal for performing the digital control algorithm and a control unit for stabilizing various control signals and sensor signals A driving control unit having a signal processing unit for controlling the driving unit; A main controller for controlling the entire system and for issuing a target position setting command for position control to the drive controller; A position sensor for sensing a current position of the driving unit and transmitting the sensed position to the main control unit; A speed sensor for sensing the speed of the driving device and transmitting the detected speed to the driving control unit; A differential pressure sensor for detecting a deviation of pressure at both ends of the servo valve and transmitting the sensed pressure to the drive control unit; And a servo actuator for driving the drive unit according to an output signal of the drive control unit.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도2는 본 발명에 따른 디지탈 방식의 유압 제어 시스템의 개략적인 구성도이다.2 is a schematic block diagram of a digital hydraulic control system according to the present invention.
도2를 참조하면, 본 발명에 따른 디지탈 방식의 유압 제어 시스템은 소정의 디지탈 제어 알고리즘을 수행하는 한편 각종 피드백 신호 및 서보 제어를 위한 소정의 신호를 처리하는 구동제어부(22)와, 시스템 전체를 제어하며 상기 구동제어부(22)에 위치제어를 위한 목표위치설정 명령을 내리는 주제어부(21)와, 구동장치(20)의 현재의 위치를 감지하여 상기 주제어부(21)로 전송하는 위치센서(26)와, 상기 구동장치(20)의 속도를 감지하여 상기 구동제어부(22)로 전송하는 속도센서(25)와, 서보 밸브(미도시) 양단의 압력의 편차를 감지하여 상기 구동제어부(22)로 전송하는 차압센서(24)와, 상기 구동제어부(22)의 출력신호에 따라 구동장치를 구동시키는서보 액츄에이터(23)를 구비한다.2, the digital hydraulic control system according to the present invention includes a drive control unit 22 for performing a predetermined digital control algorithm and processing various feedback signals and a predetermined signal for servo control, A main controller 21 for controlling the drive control unit 22 to set a target position setting command for position control and a position sensor 21 for detecting the current position of the driving unit 20 and transmitting the detected position to the main control unit 21 A speed sensor 25 for detecting the speed of the driving device 20 and transmitting the sensed speed to the driving control part 22 and a driving control part 22 for detecting a deviation of pressure across the servo valve And a servo actuator 23 for driving the drive unit in accordance with the output signal of the drive control unit 22. [
여기서, 상기 구동제어부(22)는 비록 구체적으로 도시되지는 않았지만 각 전자소자들의 구동에 필요한 전원을 공급하는 전원공급부와, 소정의 디지탈 제어 알고리즘의 수행 및 각종 디지탈 정보의 관리를 위한 디지탈 처리부와, 상기 디지탈 제어 알고리즘의 결과를 실제적인 제어수행을 위해 아날로그 신호로 변환하고 각종 센서신호를 상기 디지탈 제어 알고리즘의 수행을 위한 디지탈 신호로 변환하는 신호변환부 및 각종 제어신호 및 센서신호를 안정화시키는 신호처리부로 구성된다.Although not shown in detail, the drive control unit 22 includes a power supply unit for supplying power necessary for driving each electronic device, a digital processing unit for performing a predetermined digital control algorithm and managing various digital information, A signal converter for converting the result of the digital control algorithm into an analog signal for actual control execution and converting various sensor signals into a digital signal for performing the digital control algorithm and a signal processor for stabilizing various control signals and sensor signals .
이상과 같은 구성을 가지는 본 발명의 디지탈 방식의 유압 제어 시스템은 외부의 입력장치(미도시)를 통해 주제어부(21)로 소정의 목표위치값이 입력되면, 주제어부(21)는 위치센서(26)로부터 피드백받은 현재위치값과 상기 목표위치값과의 차이에 해당하는 위치오차량을 계산하여 구동제어부(22)로 전달한다. 그러면, 구동제어부(22)는 미리 설정된 디지탈 PID(Proportional, Integral and Derivative:비례, 적분 및 미분)제어 알고리즘을 수행하여 상기 위치오차량을 서보 제어량으로 변환한다. 이때, 시스템의 응답특성을 개선하기위하여 시스템의 구동속도 성분을 속도센서(25)에 의해 검출하여 상기 구동제어부(22)로 피득백시킨다. 또한, 전체 시스템의 감쇠성분을 크게 하여 안정도를 증가시키기 위하여 유압의 변동분인 차압(서보 밸브 양단 간의 압력 차이)성분을 차압센서(24)에 의해 검출하여 상기 구동제어부(22)로 피득백시킨다.When the predetermined target position value is input to the main control unit 21 through an external input device (not shown), the main control unit 21 controls the position sensor Calculates a position error corresponding to the difference between the current position value and the target position value fed back from the controller (26), and transmits the calculated position error to the drive controller (22). Then, the drive control unit 22 performs a digital PID (Proportional, Integral and Derivative) control algorithm to convert the position error into a servo control amount. At this time, in order to improve the response characteristic of the system, the driving speed component of the system is detected by the speed sensor 25 and is returned to the drive control section 22. Further, in order to increase the stability by increasing the attenuation component of the entire system, the differential pressure sensor 24 detects the differential pressure component (differential pressure between the both ends of the servo valve), which is a variation of the hydraulic pressure, to be returned to the drive control unit 22.
한편, 구동제어부(22)로부터 서보 액츄에이터(23)로 소정의 서보 제어신호가 전달되면, 그 전달된 서보 제어량에 따라 서보 밸브가 작동하고, 그에 따라 유압의 흐름방향 및 흐름량이 결정된다. 그리고, 그 제어된 유압에 따라 구동장치(20)가 작동한다. 구동장치의 작동에 의해 구조체(미도시)는 예컨대, 회전운동이나 고저운동 등과 같은 운동을 하게 된다. 결국, 그와 같은 운동이 구조체의 위치를 변화시키고, 그와 같은 위치변화는 다시 위치센서(26)에 의해 감지되어 주제어부(21)로 전달되며, 주제어부(21)는 다시 그 신호를 분석하여 시스템에 반영한다.On the other hand, when a predetermined servo control signal is transmitted from the drive control section 22 to the servo actuator 23, the servo valve is operated in accordance with the delivered servo control amount, and the flow direction and the flow amount of the hydraulic pressure are determined accordingly. Then, the drive device 20 operates according to the controlled oil pressure. By the operation of the driving device, the structure (not shown) performs, for example, a movement such as a rotary motion or a high-level motion. As a result, such a movement changes the position of the structure, and such a positional change is again sensed by the position sensor 26 and transmitted to the main control section 21, and the main control section 21 again analyzes the signal And reflects it to the system.
이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 디지탈 방식의 유압 제어 시스템은 종래와는 달리 시스템의 제어를 디지탈 방식에 의해 수행하므로, 디지탈화된 목표위치값만 주어지면 오차를 초소한으로 줄이면서 목표치에 도달할 수 있다. 또한, 시스템 제어를 위한 각종 정보가 디지탈화되어 있으므로 주변환경이나 사용조건의 변화에 관계없이 제어의 일관성 및 정확도를 유지할 수 있고, 최적 제어를 위한 제어이득값 조정이 용이하며, 시스템 개발단계에서 소정 기능을 용이하게 수정 및 보완할 수 있다.As described above, the digital hydraulic control system according to the present invention performs the control of the system in a digital manner, unlike the conventional system. Therefore, when only the digitalized target position value is given, the error reaches the target value . In addition, since various information for system control are digitized, it is possible to maintain consistency and accuracy of control regardless of changes in the surrounding environment or usage conditions, to easily adjust the control gain value for optimal control, Can be easily corrected and supplemented.
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